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《深入实践Spring Boot》一2.4 使用Neo4j

简介: 本节书摘来自华章出版社《深入实践Spring Boot》一书中的第2章,第2.14节,作者陈韶健,更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看。 2.4 使用Neo4j 有没有既具有传统关系型数据库的优点,又具备NoSQL数据库优势的一种数据库呢?Neo4j就是一种这样的数据库。
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本节书摘来自华章出版社《深入实践Spring Boot》一书中的第2章,第2.14节,作者陈韶健,更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看。

2.4 使用Neo4j

有没有既具有传统关系型数据库的优点,又具备NoSQL数据库优势的一种数据库呢?Neo4j就是一种这样的数据库。Neo4j是一个高性能的NoSQL图数据库,并且具备完全事务特性。Neo4j将结构化数据存储在一张图上,图中每一个节点的属性表示数据的内容,每一条有向边表示数据的关系。Neo4j没有表结构的概念,它的数据用节点的属性来表示。

2.4.1 Neo4j依赖配置

在Spring Boot中使用Neo4j非常容易,因为有spring-data-neo4j提供了强大的支持。首先,在工程的Maven管理中引入Neo4j的相关依赖,如代码清单2-20所示。
代码清单2-20 使用Neo4j的Maven依赖配置

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-data-rest</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.data</groupId>
        <artifactId>spring-data-neo4j</artifactId>
        <version>4.0.0.RELEASE</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>com.voodoodyne.jackson.jsog</groupId>
        <artifactId>jackson-jsog</artifactId>
        <version>1.1</version>
        <scope>compile</scope>
    </dependency>
</dependencies>

2.4.2 节点和关系实体建模

虽然Neo4j没有表结构的概念,但它有节点和关系的概念。例如,现在有演员和电影两个实体,它们的关系表现为一个演员在一部电影中扮演一个角色。那么就可以创建演员和电影两个节点实体,和一个角色关系实体。它们的实体-关系模型如图2-5所示。


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这个实体-关系模型的定义比起关系型数据库的实体-关系模型的定义要简单得多,但是它更加形象和贴切地表现了实体之间的关系。更难能可贵的是,这个实体-关系模型是可以不经过任何转换而直接存入数据库的,也就是说,在Neo4j图数据库中保存的数据与图2-5所示的相同,它仍然是一张图。这对于业务人员和数据库设计人员来说,它的意义相同。所以使用Neo4j数据库,将在很大程度上减轻了设计工作和沟通成本。
像JPA使用了ORM一样,Neo4j使用了对象-图形映射(Object-Graph Mapping,OGM)的方式来建模。代码清单2-21是演员节点实体建模,使用注解@JsonIdentityInfo是防止查询数据时引发递归访问效应,注解@NodeEntity标志这个类是一个节点实体,注解@GraphId定义了节点的一个唯一性标识,它将在创建节点时由系统自动生成,所以它是不可缺少的。这个节点预定义了其他两个属性,name和born。节点的属性可以随需要增加或减少,这并不影响节点的使用。
代码清单2-21 演员节点实体建模
@JsonIdentityInfo(generator=JSOGGenerator.class)
@NodeEntity
public class Actor {
    @GraphId Long id;
    private String name;
    private int born;

    public Actor() { }

代码清单2-22是电影节点实体建模,注解@Relationship表示List是一个关系列表,其中type设定了关系的类型,direction设定这个关系的方向,Relationship.INCOMING表示以这个节点为终点。addRole定义了增加一个关系的方法。
代码清单2-22 电影节点实体建模

@JsonIdentityInfo(generator=JSOGGenerator.class)
@NodeEntity
public class Movie {
    @GraphId Long id;
    String title;
    String year;
    String tagline;
    @Relationship(type="ACTS_IN", direction = Relationship.INCOMING)
    List<Role> roles = new ArrayList<>();
public Role addRole(Actor actor, String name){
    Role role = new Role(actor,this,name);
    this.roles.add(role);
    return role;
}

public Movie() { }

代码清单2-23是角色的关系实体建模,注解@RelationshipEntity表明这个类是一个关系实体,并用type指定了关系的类型,其中@StartNode指定起始节点的实体,
@EndNode指定终止节点的实体,这说明了图中一条有向边的起点和终点的定义。其中定义了一个创建关系的构造函数Role(Actor actor,Movie movie,String name),这里的name参数用来指定这个关系的属性。
代码清单2-23 角色关系实体建模

@JsonIdentityInfo(generator=JSOGGenerator.class)
@RelationshipEntity(type = "ACTS_IN")
public class Role {
    @GraphId
    Long id;
    String role;
    @StartNode
    Actor actor;
    @EndNode
    Movie movie;

    public Role() {
    }

    public Role(Actor actor, Movie movie, String name) {
        this.actor = actor;
        this.movie = movie;
        this.role = name;
    }

2.4.3 节点实体持久化

像对其他数据库的访问和存取等操作一样,spring-data-neo4j提供了功能丰富的资源库可供调用,因此,对于演员和电影节点实体,可以创建它们对应的资源库接口,实现实体的持久化。代码清单2-24是电影资源库接口的定义,它继承于GraphRepository接口,实现了电影实体的持久化。使用相同方法可以对演员的节点实体实现持久化。关系实体却不用实现持久化,当保存节点实体时,节点实体的关系将会同时保存。
代码清单2-24 电影实体持久化
@Repository
public interface MovieRepository extends GraphRepository {

Movie findByTitle(@Param("title") String title);

}
其中GraphRepository接口的继承关系也遵循了Spring Boot资源库定义的规则,即使用与JPA相同的标准规范,所以它同样包含使用数据库的丰富功能,如图2-6所示。


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2.4.4 Neo4j测试

代码清单2-24是Neo4j的数据库配置类,其中@Enable-TransactionManagement启用了事务管理,@EnableNeo4jRe-positories启用了Neo4j资源库并指定了我们定义的资源库接口的位置,在重载的SessionFactory函数中设定了定义实体的位置,这将促使定义的实体被作为域对象导入,RemoteServer设定连接Neo4j服务器的URL、用户名和密码,这些参数要依据安装Neo4j服务器的情况来设置。如果还没有安装Neo4j服务器,可参考附录A的方法进行安装,安装完成后启动服务器以备使用。
代码清单2-25 Neo4j配置类

@Configuration
@EnableTransactionManagement
@EnableNeo4jRepositories(basePackages = { "dbdemo.neo4j.repositories" })
public class Neo4jConfig extends Neo4jConfiguration {
    @Override
    public Neo4jServer neo4jServer() {
        return new RemoteServer("http://192.168.1.221:7474","neo4j","12345678");
    }
@Override
public SessionFactory getSessionFactory() {
    return new SessionFactory("dbdemo.neo4j.domain");
}

}
现在可以编写一个测试程序来验证和演示上面编写的代码的功能,如代码清
单2-26所示。这个测试程序分别创建了三部电影和三个演员,以及三个演员在三部电影中各自扮演的角色,然后按照电影标题查出一部电影,按照其内在的关系输出这部电影的信息和每个演员扮演的角色。这些数据的内容参照了Neo4j帮助文档中提供的示例数据。
代码清单2-26 使用Neo4j的JUint测试程序

@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
@ContextConfiguration(classes = {Neo4jConfig.class})
public class MovieTest {
    private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(MovieTest.class);
@Autowired
MovieRepository movieRepository;

@Before
public void initData(){
    movieRepository.deleteAll();

    Movie matrix1 = new Movie();
    matrix1.setTitle("The Matrix");
    matrix1.setYear("1999-03-31");

    Movie matrix2 = new Movie();
    matrix2.setTitle("The Matrix Reloaded");
    matrix2.setYear("2003-05-07");

    Movie matrix3 = new Movie();
    matrix3.setTitle("The Matrix Revolutions");
    matrix3.setYear("2003-10-27");

    Actor keanu = new Actor();
    keanu.setName("Keanu Reeves");

    Actor laurence = new Actor();
    laurence.setName("Laurence Fishburne");

    Actor carrieanne = new Actor();
    carrieanne.setName("Carrie-Anne Moss");

    matrix1.addRole(keanu,  "Neo");
    matrix1.addRole(laurence, "Morpheus");
    matrix1.addRole(carrieanne,  "Trinity");
    movieRepository.save(matrix1);
    Assert.notNull(matrix1.getId());

    matrix2.addRole(keanu, "Neo");
    matrix2.addRole(laurence, "Morpheus");
    matrix2.addRole(carrieanne,  "Trinity");
    movieRepository.save(matrix2);
    Assert.notNull(matrix2.getId());

    matrix3.addRole(keanu, "Neo");
    matrix3.addRole(laurence, "Morpheus");
    matrix3.addRole(carrieanne, "Trinity");
    movieRepository.save(matrix3);
    Assert.notNull(matrix3.getId());
}

@Test
public void get(){
    Movie movie = movieRepository.findByTitle("The Matrix");
    Assert.notNull(movie);
    logger.info("===movie=== movie:{}, {}",movie.getTitle(), movie.getYear());
    for(Role role : movie.getRoles()){
        logger.info("====== actor:{}, role:{}", role.getActor().getName(), role.getRole());
    }
}

}
在IDEA的Run/Debug Conf?iguration配置中增加一个JUint的配置项目,模块选择neo4j,工作目录选择模块所在的根目录,测试程序选择MovieTest这个类,并将配置保存为neo4jtest。
使用Debug模式运行测试项目neo4jtest,如果测试通过,将在控制台中看到输出查询的这部电影和所有演员及其扮演的角色,如下所示:
=== movie=== movie:The Matrix, 1999-03-31
====== actor:Keanu Reeves, role:Neo
====== actor:Laurence Fishburne, role:Morpheus
====== actor:Carrie-Anne Moss, role:Trinity
这时,在数据库客户端的控制台上,单击左面侧边栏的关系类型ACTS_IN,可以看到一个很酷的图形,图中每部电影和每个演员是一个节点,节点的每条有向边代表了这个演员在那部电影中扮演的角色,如图2-7所示。


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